高三化学大题专题复习——实验方案设计原理题.docx
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1、2022届高三化学大题专题复习实验方案设计原理题实验题(共8题)1某化学兴趣小组为探究高锰酸钾与铜的反应,设计实验如下:实验一现象酸性溶液一段时间后,培养皿中由铜片向外侧依次呈现:A区澄清且几乎无色;B区底部覆盖棕黑色固体;C区澄清且紫色变浅资料:a.在酸性溶液中不能稳定存在:b.为粉红色沉淀、溶于强酸;为黑色沉淀、不溶于强酸(1)被氧化成_,依据是_。(2)为探究的还原产物,取A区中溶液_(填操作和现象),证明有生成。(3)A区中与反应的离子方程式是_。(4)经检验,B区的棕黑色固体是,从溶液中离子扩散的角度,结合离子方程式解释B区和C区中的现象:_。(5)小组同学又进行了以下定量实验:实验
2、一现象酸性溶液一段时间后,铜片质量减少了0.02g,溶液中无固体析出、溶液紫色变浅通过计算,分析溶液紫色变浅而未完全褪色的原因:_。2某研究性学习小组查阅资料收集到如下信息:铁盐能蚀刻银而用来制作液晶显示器的银线路板。他们对蚀刻银的过程进行了探究。(实验1)制备银镜:(1)i.配制银氨溶液,需要的试剂是_。并取等量银氨溶液于多支试管中。ii.向银氨溶液中加入等量的葡萄糖溶液,水浴加热。产生银镜,洗净,备用。(实验2)溶解银镜:分别向两支试管中加入5mLFe(NO3)3、Fe2(SO4)3溶液。编号ab试剂0.1mol/LFe(NO3)30.05mol/LFe2(SO4)3现象银镜消失较快;溶液
3、黄色略变浅;产生少许白色沉淀银镜消失较慢;溶液黄色明显变浅;产生较多白色沉淀(2)选用Fe2(SO4)3溶液的浓度为0.05mol/L,目的是保证_相等。(3)从a、b中均检出了Fe2+,说明Fe3+具有氧化性。a中Fe3+氧化Ag的离子方程式是_。(4)确认b中沉淀为Ag2SO4(微溶),检验Ag2SO4固体中的方法是_。(5)推测在a中的酸性条件下氧化了银,证据是_。通过如下实验验证了推测是合理的:i.测pH:测定实验a中所用Fe(NO3)3溶液的pH=2;ii.配制溶液:_。取5mL此溶液加入有银镜的试管,现象是_。请将步骤ii补充完整。(6)分析a中白色沉淀的成分,提出假设。假设1:F
4、e(OH)2;假设2:AgNO2;假设3:设计实验方案验证假设1:取少量沉淀置于空气中,未变色。假设1不成立。设计实验方案验证假设2(已知:亚硝酸盐能与酸化的KI溶液反应)。实验方案预期现象和结论_(实验结论与讨论)铁盐能蚀刻银;能提高铁盐的蚀刻能力。推测硝酸铁溶液如果保持足够的酸性,可以避免产生沉淀。3以废弃小铁钉和赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3)为原料均能制备FeSO47H2O晶体。(1)取4g废弃小铁钉,先用浓度为10%的碳酸钠溶液清除油渍,然后用倾斜法倒去碳酸钠溶液,用蒸馏水洗涤2-3次后,再加到如图所示的三颈烧瓶中,再加入15mL4.6molL-1的硫酸溶液
5、。控制7080水浴加热1015分钟,将所得溶液经趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤等操作,得到FeSO47H2O晶体。NaOH溶液的作用是_。用冷水洗涤FeSO47H2O晶体的操作是_。将FeSO47H2O晶体在隔绝空气条件下加热到800,生成红棕色固体,写出反应方程式_。(2)以赤铁矿渣为原料制备FeSO47H2O晶体,请补充完整相应的实验方案:取一定量的赤铁矿渣,_,向滤液中加乙醇,在恒温水浴槽中冷却结晶,过滤,用丙酮洗涤,干燥。已知该实验中pH=3.5时,Fe3+沉淀完全;pH=4.1时,Al3+开始沉淀。实验中必须使用的试剂:1.0molL-1H2SO4、1.0molL-1NaOH、铁粉。
6、(3)通过下列方法测定产品纯度:准确称取3.000gFeSO47H2O样品,加适量水溶解,配成100mL溶液,取20.00mL溶液置于锥形瓶中,用0.02000molL-1的酸性KMnO4标准溶液滴定(杂质不与酸性KMnO4标准溶液反应),经3次测定,每次消耗KMnO4溶液的体积如下:实验序号123消耗KMnO4溶液体积19.98mL20.58mL20.02mL通过计算确定产品中FeSO47H2O的质量分数为_(写出具体计算过程)。4某校同学设计用NaClO3氧化I2法制备NaIO3,再由碱性条件下Cl2氧化NaIO3法制备H5IO6(弱酸)。回答下列问题:(1)甲组同学依据反应6I2+11N
7、aClO3+3H2O=6NaH(IO3)2+5NaCl+3Cl2,并用如图所示实验装置(夹持及加热装置已略)制备NaIO3。(Cl2需及时逸出,否则会对实验产生干扰)起始时,三颈烧瓶中的反应液需调至pH为12的目的是_。反应开始阶段直至I2消失,控制温度不超过50,其原因是_;若反应一段时间后三颈烧瓶中仍有少量I2,应采取的措施是_;当I2完全消失后,煮沸并加强热搅拌的目的是_。三颈烧瓶冷却析出NaH(IO3)2(碘酸氢钠),得到后续原料NaIO3溶液还需经过的操作是_。(2)乙组同学利用甲组制得的NaIO3溶液和漂白粉并用如图装置制备H5IO6。已知:(I)NaIO3+Cl2+3NaOH=N
8、a2H3IO6+2NaCl()Na2H3IO6+5AgNO3+3NaOH=Ag5IO6(橙黄色)+5NaNO3+3H2O()4Ag5IO6+10Cl2+10H2O=4H5IO6+20AgCl+5O2A中制取Cl2的化学方程式为_。B中反应完全后,加入适量AgNO3溶液和NaOH溶液,过滤并洗涤,得到含Ag5IO6的滤渣。将滤渣放回B装置,加入适量的水,继续缓慢通Cl2,能说明Ag5IO6完全转化为H5IO6的依据是_。(3)丙组同学取乙组制得的H5IO6溶液少许,滴入MnSO4溶液,溶液变紫色,该反应的离子方程式为_(H5IO6被还原为HIO3,HIO3为弱酸,HMnO4为强酸)。5某化学兴趣
9、小组设计装置,进行实验探究KMnO4与浓盐酸的反应。实验1设计如图1所示装置,并验证氯气的漂白性。(1)利用装置C验证氯气是否具有漂白性,则装置中I、II、III处依次放入的物质可能是_。实验2设计如图2所示装置,左侧烧杯中加入100 mL由2.00 molL-1 KMnO4和6 molL-1 H2SO4组成的混合溶液,右侧烧杯中加入100 mL 5.00 molL-1 BaCl2溶液,盐桥选择KNO3琼脂。(2)若用98%的浓硫酸(密度为1.84 gcm-3)配制500 mL 6 molL-1的稀硫酸时,除了需用到玻璃棒、烧杯、量筒之外,还必须用到的玻璃仪器为_;下列操作会导致所配溶液浓度偏
10、小的是_(填字母)。A容量瓶内壁附有水珠却未干燥处理B加水定容时俯视刻度线C颠倒摇匀后发现凹液面低于刻度线又加水补足D稀释过程中有少量液体溅出烧杯外(3)左侧烧杯中石墨电极上的电极反应式为_;盐桥中的K移向_ (填“左”或“右”)侧烧杯的溶液中。(4)实验发现,其他条件不变,改用10.0 molL-1 H2SO4时,生成氯气的速率比使用6 molL-1 H2SO4时快且产生的气体体积更大,其可能的原因是_。6用P2O5作催化剂,将乙醇脱水制乙烯。按下表所示各化学试剂的用量和反应条件,在三颈瓶中加入试剂并加热,观察现象。实验P2O595%乙醇量加热方式实验12g4mL酒精灯实验22g4mL水浴7
11、0实验结果如下:实验实验现象三颈瓶收集瓶试管实验1酒精加入时,有少量白雾生成,当用酒精灯加热快速升温,气泡加快生成并沸腾,生成粘稠状液体。有无色液体溶液褪色实验2酒精加入时,有少量白雾生成,当用水浴加热时,不产生气泡,反应一个小时,反应瓶内生成粘稠状液体有无色液体溶液不褪色根据上述资料,完成下列填空。(1)写出本实验乙醇制备乙烯的化学方程式_。(2)图中装置中冷凝管的作用是_,进水口为(填“a”或“b”)_。(3)实验1使溴的四氯化碳溶液褪色的物质是_(写结构简式)。(4)为了验证反应机理,特配制250mL2molL-1磷酸溶液,如图是该同学转移溶液的示意图,图中的错误是_;三颈瓶、收集瓶中的
12、液体经检验为磷酸三乙酯,写出三颈瓶中生成磷酸的化学方程式_,P2O5在实验1中的作用是_。(5)根据实验1、2可以推断:以P2O5作为催化剂获得乙烯的反应条件是_。7水合肼(N2H4H2O)可用作抗氧剂等,常用尿素CO(NH2)2和NaClO溶液反应制备水合肼与无水Na2SO3。已知:Cl2+2OH=ClO+Cl+H2O是放热反应;N2H4H2O沸点118,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成氮气。I、制备NaClO溶液(1)步骤I制备NaClO溶液时,若温度超过40,有副反应发生生成NaClO3,该副反应的离子方程式为_。为了避免副反应的发生除了用冰水浴降温,还可以采取的措施有_。(2)
13、配制100g 30%NaOH溶液时,所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和_。II、制取水合肼:合成N2H4H2O的装置如图1所示。(3)图1中NaClO碱性溶液与尿素CO(NH2)2水溶液在40 以下反应一段时间后,再迅速升温至110继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_(填“NaClO碱性溶液”或“CO(NH2)2水溶液” );使用冷凝管的目的是_。(4)三颈烧瓶中反应的化学方程式_。III、步骤IV用步骤III得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3,水溶液中H2SO3、随pH的分布如图2所示,Na2SO3的溶解度曲线如图3所示。(5)边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备N
14、aHSO3溶液,实验中当溶液pH约为_停止通SO2。(6)请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案:边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,_,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。8某兴趣小组根据镁与沸水的反应推测镁也能与饱和碳酸氢钠溶液反应。资料显示,镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。该兴趣小组设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。实验I :用砂纸擦去镁条表面氧化膜,将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中,迅速反应,产生大量气泡和白色不溶物,溶液由浅红变
15、红。(1)提出假设该同学对反应中产生的白色不溶物作出如下猜测:猜测I:可能是_。猜测2:可能是MgCO3。猜测3:可能是碱式碳酸镁xMgCO3yMg(OH)2(2)设计定性实验确定产物并验证猜测:实验序 号实验预期现象和结论实验II将实验I中收集的气体点燃_实验III取实验I中的白色不溶物,洗涤,加入足量_如果出现_,则白色不溶物可能是 MgCO3实验IV取实验I中的澄清液,向其中加入少量CaCl2稀溶液 如果产生白色沉淀,则溶液中存在_离子(3)设计定量实验确定实验I的产物,称取实验I中所得干燥、纯净的白色不溶物36.8 g,充分加热至不再产生气体为止,并使分解产生的气体全部进入装置A和B中
16、。实验前后装置A增重3.6 g,装置B增重13.2 g,试确定白色不溶物的化学式_。(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释 Mg 和饱和 NaHCO3溶液反应产生大量气泡的原因_。试卷第7页,总8页参考答案1 被氧化可能生成或,根据资料a,在酸性溶液中不能稳定存在,所以其氧化产物为 通入足量后,取上层清液,加入足量的溶液,观察到粉红色沉淀 A区生成的向外扩散,C区的向内扩散,二者在B区相遇发生反应:;C区减小,溶液颜色变浅 ,理论上,能与实验二中恰好完全反应,但溶液紫色并未完全消失,说明有剩余,所以有其他氧化剂参与反应,如空气中的 【详解】(1)Cu被氧化只会生成Cu+和Cu2+,由于资料
17、中说明Cu+在酸性溶液中不能存在,故氧化产物为Cu2+;(2)根据资料提示,MnS为粉红色沉淀,故加入Na2S观察有无沉淀生成,且为了防止CuS产生干扰,还要加入强酸观察沉淀是否部分溶解,故答案为通入足量后,取上层清液,加入足量的溶液,观察到粉红色沉淀;(3)根据(1)(2)题可得:A区中生成了Cu2+和Mn2+,故方程式为;(4) B区的棕黑色固体是,A区生成的向外扩散,C区的向内扩散,二者在B区相遇发生反应:;C区减小,溶液颜色变浅;(5)通过计算, ,理论上,能与实验二中恰好完全反应,但溶液紫色并未完全消失,说明有剩余,所以有其他氧化剂参与反应,如空气中的。2AgNO3溶液、稀氨水 c(
18、Fe3+) Fe3+Ag =Fe2+Ag+ 取少量Ag2SO4固体于试管中,加入适量蒸馏水,振荡、静置,取上层清液,滴加Ba(NO3)2溶液,出现白色沉淀 a中溶液黄色略变浅,b中溶液黄色明显变浅 配制pH=2,c()=0.3mol/L的溶液 银镜消失,溶液颜色无明显变化 取少量白色沉淀,向其中加入过量酸化的KI溶液,静置,再向上层清液中滴加淀粉溶液(或取上层清液,加入CCl4后振荡、静置) 加入酸化的KI溶液后产生黄色沉淀,上层清液滴加淀粉溶液后变蓝(或CCl4层显紫色),假设2成立 【详解】(1)硝酸银溶液中加氨水,至生成的沉淀恰好溶解可得到银氨溶液,所以配制银氨溶液,需要的试剂是AgNO
19、3溶液、稀氨水,故答案为:AgNO3溶液、稀氨水; (2)分别向两支银镜的试管中加入5mLFe(NO3)3、Fe2(SO4)3溶液,保证铁离子浓度相等的前提下,来判断银镜溶解的速度,故答案为:c(Fe3+); (3)Fe3+具有氧化性,金属银具有还原性,Fe3+氧化Ag得到亚铁离子和银离子,即:Fe3+AgFe2+Ag+,故答案为:Fe3+AgFe2+Ag+;(4)硫酸根离子可以和钡离子之间反应生成白色不溶于硝酸的沉淀硫酸钡,检验硫酸银中硫酸根离子的方法:取少量Ag2SO4固体于试管中,加入适量蒸馏水,振荡、静置,取上层清液,滴加Ba(NO3)2溶液,出现白色沉淀;(5)根据选择的铁盐溶液铁离
20、子浓度相等,但是盐溶液中的阴离子硝酸根离子和硫酸根离子的不同,单质银镜的溶解情况不同,a中溶液黄色略变浅,b中溶液黄色明显变浅,得到在a中的酸性条件下氧化了银,0.1mol/L Fe(NO3)3中,硝酸根离子是0.3mol/L,所以配制pH=2,c()=0.3mol/L的溶液,结果银镜消失溶液的颜色无变化,说明铁离子没有参加反应,证明a中的酸性条件下氧化了银,故答案为:a中溶液黄色略变浅,b中溶液黄色明显变浅;配制pH=2,c()=0.3mol/L的溶液;银镜消失,溶液颜色无明显变化; (6)碘化银是一种黄色沉淀,亚硝酸盐能与酸化的KI溶液反应产生黄色沉淀,亚硝酸具有氧化性,能将碘离子氧化,含
21、有碘单质的溶液中滴加淀粉溶液后变蓝(或CCl4层显紫色),据此确定白色沉淀是否是亚硝酸银,故答案为:实验方案预期现象和结论取少量白色沉淀,向其中加入过量酸化的KI溶液,静置,再向上层清液中滴加淀粉溶液(或取上层清液,加入CCl4后振荡、静置)加入酸化的KI溶液后产生黄色沉淀,上层清液滴加淀粉溶液后变蓝(或CCl4层显紫色),假设2成立3吸收反应中可能产生的SO2等气体,防止污染环境 沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中加水至水浸没沉淀,待水自然流下,重复23次 2FeSO47H2OFe2O3+SO2+SO3+7H2O 在不断搅拌下,分批次加入到足量1.0mol/L稀硫酸中,充分反应后过滤,用1.0mol
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